PRIMEIRA LEI
Um quilograma de água escoa de uma altura de 100 m . Assumindo que não há trocas de energia entre este 1 kg e o exterior. Qual é a energia cinética da água imediatamente antes de atingir a base?

Passo 1

O enunciado diz que 1 kg de água cai de uma altura de 100 m e, como não há trocas de energia com o meio, toda a energia potencial gravitacional vira energia cinética ao final.
Matéria: conservação de energia mecânica (1ª lei – sem trocas de calor).
O que vamos precisar:
  • massa m = 1 kg
  • altura h = 100 m
  • aceleração da gravidade g ≃ 9,8 m/s²
  • fórmulas de energia potencial Ep = m g h e energia cinética Ec = tfrac12 m v^2

Passo 2

Antes de mais nada, lembra que energia potencial gravitacional é a energia que um objeto tem pela sua posição. A fórmula é
Ep = m,g,h
onde
m = massa,
g = 9,8 m/s²,
h = altura.

Passo 3

Energia cinética é a energia de movimento, dada por
Ec = tfrac12,m,v^2
mas como não sabemos a velocidade final ainda, a gente vai usar a conservação de energia em vez de calcular v diretamente.

Passo 4

Como não há perda de energia (nenhum atrito, nenhuma troca de calor), vale:
Ep;inicial;=;Ec;final
ou seja
m,g,h ;=;tfrac12,m,v^2
Mas só nos interessa Ec, então podemos dizer diretamente que
Ec = m,g,h

Passo 5

Substituindo os valores:
Ec = 1,kg times 9,8,tfracms^2 times 100,m = 980;J

Resposta

A energia cinética da água ao atingir a base é de 980 J.

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